JP2007096329A - 化学的単層およびマイクロ電子結合素子ならびにそれらを含有するデバイス - Google Patents
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Abstract
実用的な分子電子デバイスを提供する。
【解決手段】
(a)接触表面を有する基板;および(b)複数の実質的に平行な分子単位、ここで前記分子単位は、前記基板に電子的に強く連結するように、例えば共役結合により、前記基板に付着している;を含む化学的単層構成体。本発明には、本発明の化学的単層構成体を含む電子回路構成要素およびデバイスも含まれる。
【選択図】 なし
Description
本発明は、化学的単層およびマイクロ電子結合素子の分野に属し、化学センサ、光センサおよびそれらを含有するその他のデバイスを含む。
“分子電子工学”という用語は、回路素子として分子を含む現象またはデバイスを表すために用いられてきた(1、2)。その分野に関する動機付けとなっているのは、従来の半導体電子デバイスに比べはるかに幅広い範囲の機能を有する極小(場合によっては1分子)電子構成要素の作成が見込まれる点である。分子デバイスが実用的になった場合、マイクロ電子工学、コンピュータ、イメージングおよびディスプレイ技術、ならびに化学センシングにおいて、多種多様な適用を想定することができる。提案されている分子電子デバイスの大多数は金−チオール系(Au/チオール)に基づくもので、その系では、有機メルカプタンが平坦な金表面上で“自己集合”して、規則正しい単分子層を形成する(3〜6)。多くの場合、Au/チオール層またはその上の金粒子の走査型トンネル顕微鏡法により、単層分子の電子伝達特性が明らかになる。しかしながら、Au/チオール系では、多くのピンホール欠陥を有する膜が形成するので、非常に小さな領域(典型的には30×30nm未満)しか、短絡を引き起こすピンホールのない状態で検査することができない。その他のアプローチには、ラングミュア−ブロジェット技術を用いて、2種の金属または金属酸化物表面の間に分子の単一層を設置することが関与している(7、8)。これらの実験では、電流経路が分子自体を通って延長している、分子層の電流/電圧挙動を得ることができる。
電子デバイスに固有の本体の平行度(massive parallelism)を想像しにくい。Au/チオ
ールまたはラングミュアブロジェットデバイスに固有のこれら抜本的問題により、予測しうる将来の想像しうるあらゆる実用的適用が妨げられる。
1.短絡を低減または防止するために、単層は十分に平坦であり、ピンホールを含むべきではない。
2.電子的連結を増加させるために、導体の少なくとも一方(および好ましくは両方)と単層の間に共有結合があるべきである。
3.単層は共役有機分子であることができ、その共役有機分子は導電性基板のπ電子系と共役し、得られる電子的連結をAu/チオール層の場合とはまったく異なるものにする。4.単層の導電性基板への化学結合は、強くかつ安定であり、好ましくは空気中で酸化を受けるべきではない。
5.金属層を単層上部に析出させた後(化学的析出、蒸着または電着により)、結合素子はもはや電気化学的系ではなく、イオンの運動または溶液を必要としない。
6.マイクロ電子結合素子およびそれらを用いたデバイスの加工を可能にするために、場合によっては複雑な回路パターンの加工後、カプセル封入が可能であるべきである。
本発明には、化学的単層構成体、電子的構成体、およびそれらの構成体の1種以上を含有するデバイスが含まれる。
に含むかそれからなるような導電性カーボンであることができる。基板がカーボンである場合、基板の電子特性は、例えば前駆体(例えば、アントラセン、ポリアクリロニトリルなど)の変動または析出技術(例えば、熱処理またはコールドスパッタリング)における変動により、変動させることができる。これにより、基板および単層の電子特性を変動させることが可能になる。
本明細書中で用いる“分子単位”という用語は、少なくとも1つの電極表面(例えば、本明細書ではこれを、単一層デバイスを記載するために“第1の”表面とよぶ)に共有結合しているあらゆる化学的部分を含むものとして理解すべきである。
典型的に、それらが化学的に付着しているか、さもなければ電気的に接触している電極表面(1以上)に、実質上垂直である。当然ながら、分子単位は多くの場合、それらの幾何学的構造に応じて、基板の表面に正確に垂直でなくてもよい。
好ましい態様において、本発明には化学的単層構成体も含まれ、その構成体は以下を含む:(a)接触表面;および(b)複数の実質的に平行な分子単位であって、そのそれぞれが、実質的に同じ長さを有し、接触表面に付着しているもの、ここでその分子単位は、共役結合により接触表面に付着している;ここでその接触表面は、実質的に平行な分子単位の長さに実質的に満たないかまたはそれと同等の粗さ値を有する。
メカニズムであるが、その他のメカニズムも存在することができ、本発明は特定のメカニズムに限定されない。
る配列またはメカニズムはいくつかあってもよい。一つのメカニズムは、分子単位におけるHOMOからLUMOへの励起が、導電性に変化をもたらすというものである。これにより、本発明の電子結合素子またはデバイスが感光性を示すことが可能になる。例えば、結合分子単位は被占軌道および空軌道を形成することができ、その被占軌道は、入射電磁波により空軌道に高められて分子単位のうちの少なくともいくつかの導電性を改変することができる電子を含有していてもよい。
この態様では、第1および第2の導電性構成要素の少なくとも一方が、半透明であるか、または当該電磁波の波長(1以上)を通すものであることが好ましい。
作り出すために用いてもよい。この点に関し、HOMO/LUMOギャップは化学構造により調整することができるので、本発明は半導体技術に幅広い適用を有することができる。特定の結晶(例えば、Si、Geなど)で利用可能なバンドギャップによって限定されている現在の半導体とは対照的に、本発明の単層を組み込む半導体に用いることができるバンドギャップは、単層自体の内部に生じる。したがって、大きく変動しうるバンドギャップ(または、本発明のいくつかのヘテロ構造含有単層における多くの異なるギャップ)は、きわめて有用であることができる。
本発明の単層についての追加的適用には、(a)光センサ(単体およびアレイの両方)(例えば、これらは、デジタルカメラおよび医用画像撮影装置などのデバイスの生産に用いることができる)、(b)化学センサ、(c)有機半導性結合素子、(d)コンピュータディスプレイ、(e)メモリデバイス(例えばディスクドライバ)、(f)フォトニックデバイス、例えばフォトニック電子結合素子(例えば、光ファイバを用いたネットワークルータ)(g)レーザおよびレーザアレイ、ならびに(h)光電子放出アレイが含まれる。
導電性素子の間隔(すなわち、単層の厚さ)は、ベンゼン環1個ほどの大きさから非常に大きな値(>100A)までであることができる。変動しうる間隔を、単層を横断する電子伝達速度、したがって導体間の抵抗に影響を与えるように調節することができる。
結合素子の電流/電圧挙動は、分子の分子軌道に関連するディスクリート工程を示すことができる。
1.本明細書中に記載されている機能のいずれかに従った、異なるディスクリートな分子単位タイプ構成体の別個の領域(例えば、鉄イオンを結合する一領域と、銅イオンを結合する他の領域;または、1つのEM周波数に敏感な一領域と、他のEM周波数に敏感な他の領域)。
2.混合されている分子単位タイプ構成体の1以上の領域(すなわち、1以上の領域が構成単層中に複数の分子単位タイプを有する場合、例えば、銅または鉄に敏感な領域で、各々にそれぞれ敏感な構成分子単位を有する場合)、ならびに
3.1種以上の分子単位タイプ構成体の1以上の領域、ここで化学的単層は、本明細書中に記載されている任意の機能にしたがった複数の活性または結合部位を特徴づける1種以上の分子単位で構成されている。例えば、1種以上の分子単位は、それぞれ3種の異なる金属イオンをディスクリートに結合するように適合させた一連の部分か、それぞれ3種の異なる官能基またはヌクレオチドをディスクリートに結合するように適合させた一連の部
分か、あるいは、3種の異なるEM波長にそれぞれディスクリートに敏感な一連の部分を含有する。これらの構成体は、化学種、光波長またはそれらの組合わせの1種、数種またはすべてを感知することにより電子特性において機能的変化を示すデバイスの構成を可能にすることができる。
好ましい態様(1以上)の詳細な説明
前記概要に従って、これまでのところ最良のモードと考えられる本発明の好ましい態様の詳細な説明を以下にあげる。
、第1の導電性メンバー1、すなわちカーボン熱分解フォトレジスト膜(“PPF”)などの基板を示している。この第1の導電性メンバー1に、複数のニトロアゾベンゼン分子の単一層(“化学的単層”)が付着し、カーボンPPFに共有結合している。化学的単層2は、第1の導電性メンバー1と第2の導電性メンバー3(すなわち、図1Aに示すデバイス中の水銀滴などの液体)の間に、層の厚さが約1.5nmほどであるように配置されている。PPF膜とカーボンの間の共有結合は、分子単層とカーボンPPFの間に強い電子的連結をもたらす。完成したデバイスにおいて、第2の導電性メンバー3は、単層2の上部に析出させることができる導電性金属(またはカーボン)膜のような、任意の適切な材料であることができる。
度調節器6を示している。
本発明の単層のコンダクタンスは、電圧計およびオシロスコープを用いた従来の電子試験設備を用いて測定することができる。トンネリングおよびショットキー放出が、水銀滴と化学的単層との間の接合においてどちらの極性でも低電圧で作用することも、観察されている。さらに、電子が水銀滴の方へ流れている場合、約−1.1ボルトで“ブレークダウン”が起こるまで、電流の指数関数的な上昇が存在することも観察されている。このブレークダウンは、分子単位上の電子の蓄積の結果として、おそらくLUMOで起こることができる。ブレークダウンは、不可逆的な場合もあるが、実験パラメータを調節することにより可逆的にすることができる。
図2は、分子単位の例として、第1および第2の導電性メンバー、すなわちPPFおよびカーボン膜の両方それぞれに結合することができる別の分子単位12(すなわち、ジフェニルエテン部分)も示している。当然ながら、このタイプの配列は、導電性メンバーおよび選択した分子単位(1以上)の化学的性質に応じて得ることができる。
1.熱分解フォトレジスト(PPF)は非常に平坦であり、約5オングストロームのrms粗さである(Ranganathan et al.(2000)。
2.単層はPPF表面に共有結合しており、非常に規則正しいと思われる。ジアゾニウムイオン還元による結合化学が、十分に立証されている(LiuおよびMcCreery,1995,Pinson,et al.,1992,Allongue,et al.1991)。
3.0.2A-1の小さなトンネリング係数が、単層を通る電子トンネリングについて観察されており(YangおよびMcCreery,1999)、PPFと単層の間の独特な電子的連結を示している。
4.単層の厚さは、ジアゾニウム試薬の構造を変動させることにより、幅広い範囲で変動させることができる。
ことを示した。
(eV)のグラフを示している。グラフは、カーボンPPFのグラファイト面の環数が5を超えると、バンドギャップが約6eVから約3eVに減少することを示している。基板への共役により分子軌道エネルギーが変更されることにより、分子(すなわち有機)半導体の生産が可能になる。この点に関し、HOMO/LUMOギャップは、半導体中のバンドギャップに類似している。
イスを作動させうるメカニズムの一つは、化学的単層のLUMO中への電子の注入によるものである。
あり、図19は電流の自然対数対電圧の平方根のプロットである。図19で実証されている直線性は、ショットキー放出が単層膜を通る電子伝達の主要メカニズムであることを、強く示している。
化学的単層構成体の生産方法は、接触表面を有する基板(好ましくは導電性カーボン)を提供すること;および、分子単位を有する化学的前駆体をその基板と反応させて、その基板の接触表面に付着している複数の実質的に平行な分子単位の単層を形成させること、ここで、その分子単位は、その基板に電子的に強く連結するようにその基板に付着しており、その分子単位は平均長さを有し、その基板の接触表面は、実質的にその分子単位の平均長さに満たないかそれと同等の粗さ値を有する;を含む。分子単位が共役結合により基板に付着しているようになることが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明は、以下の産業的および商業的適用に用いることができる:
1.マイクロ電子工学
既存のマイクロ電子工学産業は、ケイ素および金属酸化物などの半導体を、半導体間のさまざまな接合に加工して、P/N接合、ダイオード、トランジスタなどを作成することに基づいている。本明細書中に開示されている単層結合素子は、従来の半導体結合素子と比較して、まったく異なったより多様な特性を有することができる。単層の分子軌道を化学構造の改変により変動させることができるので、多種多様な伝達機能が可能である。PPFまたは同様の平滑基板をフォトリソグラフィーにより複雑なパターンに加工することができるので、単層結合素子を従来の半導体マイクロ回路と組み合わせることが可能であることができる。単層結合素子に基づく考え得る新規マイクロデバイスには、コンデンサ
、多状況(multistate)記憶素子、および光学的に敏感なスイッチが含まれる。分子電子結合素子は、従来の電子回路に比べはるかに少ない電力しか消費せず、携帯性を向上させ、出熱を低下させることができる。
2.光検出器およびイメージングデバイス
その単層は、所望の光子エネルギーに対応するHOMO/LUMOギャップを有する分子を選択することにより、感光性にすることができる。薄い金属層は部分的に透明であり、単層に光子が到着するとフォトダイオードの場合と同様に導電性を向上させる。HOMO/LUMOギャップは変動しうるので、デバイスを波長特異的に作成することができる。そのような結合素子のアレイは、多色が可能な(multicolor-capable)画素の作成により色の分解を可能にし、画像収集装置として役立つことができる。これに加えて、光検出器を光ファイバ回路およびフォトニック回路と組み合わせると、高速の光学的/電子的変換器を得ることができる。
3.化学センサ
単層分子の分子軌道は、化学的環境に敏感であることができる。例えば、ビピリジルスペーサ(図7)は金属イオンと相互作用し、導電性に変化をもたらすことができる。単層への到達はその縁部で起こるので、結合素子のパターンが必要である。気体、液体および溶液の分析をこのアプローチで容易に行うことができ、臨床分析、環境モニタリングおよびプロセス解析化学における適用が可能である。
4.発光
発光ダイオードの場合から類推して、提案されている単層結合素子を横断する電位は、単層の高エネルギー軌道に電子を注入すべきである。その後、電子はより低いエネルギー軌道に移動し、発光することができる。そのようなデバイスのアレイは単層のエネルギー準位によって色が制御され、フラットパネルディスプレイまたは面発光ダイオードアレイに用いることができる。発光から増幅およびレージングへの拡張が考えられる。
5.反射率の電圧変調
薄い金属保護被覆の場合、金属表面の光学特性は、単層の識別点(identity)および印加電位の両方に依存することができる。金属の反射率対波長曲線は電圧依存性であり、場合によっては急速な時間的尺度で変調することができる。カラービデオ映写および天然または人工的白色光を用いるパネルディスプレイも可能である。
本明細書中で開示した好ましい態様は、網羅的なものではなく、本発明の範囲を不必要に限定するものではない。好ましい態様は、当分野の他の技術者が本発明を実行できるよ
うに、本発明の原理を説明するために選択して記載した。本発明の好ましい態様を示し記載したが、本発明を、添付する請求項、本文、および本明細書中で参考として援用されている教示に反映されているその範囲から逸脱することなく実行することができるように、例えば、同等の材料もしくは構造配列の置き換えによるか、または同等のプロセス工程を用いることにより、本発明に変更または修正を加えることは、当分野の一技術者の能力の範囲内であろう。したがって、本発明を、請求項およびその等価物の範囲によって示されているようにのみ限定することは、意図するところである。
特許請求の範囲の請求項1〜7は基本的な化学的単層構成体/“強い電子的連結”に基づくものであり、請求項8〜18は基本的な化学的単層構成体/共役結合に基づくものであり、請求項19〜34は基本的な電子結合素子に関するものであり、請求項35〜36は画素アレイ/デジタルカメラ/ディスプレーに関するものであり、請求項37〜38は画素アレイに関するものであり、請求項39〜41は多層/二層電子結合素子に関するものであり、請求項42はメモリデバイスに関するものであり、請求項43はフィールドエミッターデバイスに関するものであり、請求項44〜46は化学的単層の構成方法に関し、請求項47〜49は電子結合素子の構成方法に関する。
Claims (49)
- 化学的単層構成体であって、
(a)接触表面を有する基板;および、
(b)前記基板の前記接触表面に付着している複数の実質的に平行な分子単位の単層、ここで、前記分子単位は、前記基板に電子的に強く連結するように前記基板に付着しており、前記分子単位は平均長さを有し、前記基板の前記接触表面は、実質的に前記分子単位の前記平均長さに満たないかそれと同等の粗さ値を有する、
を含む前記構成体。 - 前記実質的に平行な分子単位が実質的に同じ長さを有する、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 前記実質的に平行な分子単位が、異なる長さを有する少なくとも2種のタイプの分子単位を含む、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 前記基板が電気的導電性カーボンを含む、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 前記基板が本質的に電気的導電性カーボンからなる、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 前記基体が本質的に熱分解導電性カーボンからなる、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 追加的に、前記基板に供給される電気電流源を、前記複数の実質的に平行な分子単位によって導電されるように含む、請求項1に記載の化学的単層構成体。
- 化学的単層構成体であって、
(a)接触表面を有する基板;および、
(b)前記基板の前記接触表面に付着している複数の実質的に平行な分子単位の単層、ここで、前記分子単位は共役結合により前記基板に付着している、
を含む前記構成体。 - 前記基板が導電性カーボンを含む、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記基板が本質的に導電性カーボンからなる、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記基板が本質的に熱分解導電性カーボンからなる、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記分子単位が平均長さを有し、前記基板の前記接触表面が、実質的に前記分子単位の前記平均長さに満たないかそれと同等の粗さ値を有する、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記実質的に平行な分子単位が実質的に同じ長さを有する、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記実質的に平行な分子単位が、異なる長さの少なくとも2種のタイプの分子単位を含む、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記粗さ値が200オングストローム未満である、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記粗さ値が20オングストローム未満である、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 前記粗さ値が5オングストローム未満である、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 追加的に、前記基板に供給される電気電流源を、前記複数の実質的に平行な分子単位によって導電されるように含む、請求項8に記載の化学的単層構成体。
- 電子結合素子であって、
(a)第1の導電性構成要素、ここで前記第1の導電性構成要素は、
(i)接触表面を有する基板;および
(ii)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、それらの第1の末端を介して前記接触表面に共役結合により付着しているもの、
を含む;ならびに
(b)前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端と電気的に接触している第2の導電性構成要素;
を含む、前記電子結合素子。 - 前記第1の導電性構成要素が電気的導電性カーボンを含む、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記実質的に平行な分子単位が実質的に同じ長さを有する、請求項19に記載の電子結合素子。
- 第2の導電性構成要素が、前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端に化学的に結合している、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが、少なくとも1種の化学種を結合することができる部分を含んでいて、前記分子単位のうちの少なくともいくつかの電子特性を改変する、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが、金属イオンを結合することができる部分を含んでいて、前記分子単位のうちの少なくともいくつかの電子特性を改変する、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが、前記分子単位のうちの少なくともいくつかの電子特性を改変することができる入射電磁波に対し敏感である、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記第1および第2の導電性構成要素の少なくとも一方が半透明である、請求項25に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが分子軌道を形成し、これにより前記分子単位のうちの少なくともいくつかを通る電流の通過が、前記分子単位のうちの少なくともいくつかからの電磁波の放出をもたらす、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記電磁波が可視光である、請求項27に記載の電子結合素子。
- 前記電磁波が赤外光である、請求項27に記載の電子結合素子。
- 前記電磁波が増幅されている、請求項27に記載の電子結合素子。
- 前記第1および第2の導電性構成要素の少なくとも一方が半透明である、請求項27に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが電流の通過に対し敏感であり、これにより前記分子単位のうちの少なくともいくつかを通る電流の通過が、前記単層の反射率または伝達率に変化をもたらす、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが電磁波の入射に対し敏感であり、これにより前記分子単位のうちの少なくともいくつかの上での電磁波の入射が、前記単層の反射率または伝達率に変化をもたらす、請求項19に記載の電子結合素子。
- 前記分子単位のうちの少なくともいくつかが分子軌道の配列を形成し、これにより前記電子結合素子が半導体として機能することができる、請求項19に記載の電子結合素子。
- 複数の画素を含む画素アレイであって、各画素が、
(a)第1の導電性構成要素、ここで前記第1の導電性構成要素は、
(i)接触表面を有する基板;および
(ii)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、その第1の末端を介して前記接触表面に共役結合により付着しているもの、
を含む;ならびに
(b)前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端と電気的に接触している第2の導電性構成要素;ここで、前記分子単位のうちの少なくともいくつかは分子軌道を形成し、これにより入射電磁波は前記分子単位のうちの少なくともいくつかの電子特性を改変することができる、
を含む、前記画素アレイ。 - 前記第1および第2の導電性構成要素の少なくとも一方が半透明である、請求項35に記載の画素アレイ。
- 複数の画素を含む画素アレイであって、各画素が、
(a)第1の導電性構成要素、ここで前記第1の導電性構成要素は、
(i)接触表面を有する基板;および
(ii)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、その第1の末端を介して前記接触表面に共役結合により付着しているもの、
を含む;ならびに
(b)前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端と電気的に接触している第2の導電性構成要素;ここで、前記分子単位のうちの少なくともいくつかは分子軌道を形成し、これにより前記分子単位のうちの少なくともいくつかを通る電流の通過は、前記分子単位の内の少なくともいくつかからの電磁波の放出をもたらす、
を含む、前記画素アレイ。 - 前記第1および第2の導電性構成要素が半透明である、請求項37に記載の画素アレイ。
- 電子結合素子であって、
(a)第1の導電性構成要素、ここで前記第1の導電性構成要素は第1の接触表面を含む;
(b)第1および第2の末端を有する第1の複数の実質的に平行な第1の分子単位の単層
、ここで前記平行な第1の分子単位のそれぞれは、実質的に同じ長さを有し、その第1の末端を介して前記第1の接触表面に共役結合により付着している;
(c)第1および第2の側面を有する第2の導電性構成要素、ここで前記第1の側面は、前記平行な第1の分子単位の前記第2の末端と電気的に接触しており、前記第2の側面は、第2の接触表面を有する;
(d)第1および第2の末端を有する第2の複数の実質的に平行な第2の分子単位の単層、ここで前記平行な第2の分子単位のそれぞれは、それらの第1の末端を介して前記第2の接触表面に共役結合により付着している;ならびに
(e)第1および第2の側面を有する第3の導電性構成要素、ここで前記第1の側面は、前記平行な第2の分子単位の前記第2の末端と電気的に接触している;
を含む、前記電子結合素子。 - 前記第2の導電性構成要素の前記第1の側面が、前記平行な第1の分子単位の前記第2の末端に共有結合している、請求項39に記載の電子結合素子。
- 前記第3の導電性構成要素の前記第1の側面が、前記平行な第2の分子単位の前記第2の末端に共有結合している、請求項39に記載の電子結合素子。
- メモリデバイスであって、
(a)硬質支持体;
(b)前記硬質支持体上に配置され、接触表面を有する基板;ならびに、
(c)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、それらの第1の末端を介して接触表面に共役結合により付着しているもの、ここで、前記第2の末端は走査表面を規定しており、前記分子単位は、第1のメモリ状態と第2のメモリ状態の間で変化するように適合されている;ならびに
(d)前記走査表面に沿って動くように適合されている読み取り−書き込みデバイスであって、前記第1および第2のメモリ状態の間での前記分子単位の変化を刺激するように、かつ前記走査表面上の領域のメモリ状態状況を決定するように、適合されているもの;
を含む、前記メモリデバイス。 - フィールドエミッタデバイスであって、
(a)平面型硬質支持体;
(b)前記硬質支持体上に配置され、接触表面を有し、前記硬質支持体から延長している複数の延長部を規定している基板;ならびに
(c)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、それらの第1の末端を介して接触表面に共役結合により付着しているもの、ここで、前記第2の末端は放出表面を規定しており、前記分子単位は、印加電位に応答して電子を放出するように適合されている;
(d)前記分子単位を刺激して電子を放出させるように適合されている印加電位源;ならびに
(e)前記複数の延長部に面して配置され、入射電子によって刺激されると発光するように適合されている材料を含む、平面型エミッタ材料;
を含む前記デバイス。 - 化学的単層構成体の生産方法であって、
(a)接触表面を有する基板を提供すること;および
(b)分子単位を有する化学的前駆体を前記基板と反応させて、前記基板の前記接触表面に付着している複数の実質的に平行な分子単位の単層を形成させること、ここで、前記分子単位は、前記基板に電子的に強く連結するように前記基板に付着しており、前記分子単位は平均長さを有し、前記基板の前記接触表面は、実質的に前記分子単位の前記平均長さ
に満たないかそれと同等の粗さ値を有する;
を含む前記方法。 - 前記分子単位が共役結合により前記基板に付着しているようになる、請求項44に記載の化学的単層構成体の生産方法。
- 前記基板が導電性カーボンを含む、請求項44に記載の化学的単層構成体の生産方法。
- 電子結合素子の生産方法であって、
(a)第1の導電性構成要素を提供すること、ここで前記第1の導電性構成要素は、
(i)接触表面を有する基板;および
(ii)第1および第2の末端を有する複数の実質的に平行な分子単位の単層であって、前記分子単位が、それらの第1の末端を介して前記接触表面に共役結合により付着しているもの、
を含む;ならびに
(iii)第2の導電性構成要素を、前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端と電気的に接触させて設置すること;
を含む前記方法。 - 前記第2の導電性構成要素が、前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端に化学的に結合している、請求項47に記載の電子結合素子の生産方法。
- 前記第2の導電性構成要素が、前記実質的に平行な分子単位の前記第2の末端に共有結合している、請求項47に記載の電子結合素子の生産方法。
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